刺激応答性動的ポリマーブラシの創成

创建刺激响应动态聚合物刷

基本信息

  • 批准号:
    09J09073
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2009 至 2010
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究の目的は、主鎖のまわりに側鎖を高密度に有する分岐型高分子である「ポリマーブラシ」をモチーフとして、これまでにない動作原理に基づく刺激応答性高分子材料を開発することである。前年度には、光応答性ユニットであるアゾベンゼンを側鎖に多数導入したポリマーブラシの合成に成功した。そして、そのポリマーブラシを市販の延伸テフロンシートでホットプレスしたところ、ブラシが大面積で垂直配向したフィルムを与えることを見いだした。さらに、得られたフィルムは顕著な光応答性を示すことを明らかにした。ホットプレス法によって得たフィルムに紫外光を照射すると、フィルムは敏速に湾曲し、続いて可視光を照射すると再び元の状態に戻る。この興味深い発見から、当初の予定を変更し、平成22年度は得られたポリマーブラシフィルムの光応答メカニズムについて詳細に検討した。ポリマーブラシがフィルム内でどの程度配向しているかを見積もるため、フィルムの二次元小角X線散乱を測定し、詳細に解析した。その結果、厚さ10μmのフィルムでは約50%、5μmのフィルムでは約90%のポリマーブラシが垂直配向しているという事実を見いだした。紫外光照射後の湾曲したフィルム内のアゾベンゼンユニットの光異性化率を核磁気共鳴分光測定(NMR)により見積もったところ、わずか1.5%であることを見いだした。その後の詳細な検討から、ホットプレス過程でフィルムの表裏に残留応力が発生し、両者の応力バランスがアゾベンゼンのわずかな光異性化反応によって崩され、大きくフィルムが湾曲するという、これまでにない新しいメカニズムによってフィルムが動作していることを明らかにした。
这项研究的目的是开发一种基于前所未有的工作原理的刺激响应聚合物材料,使用“聚合物刷”基序,这是一种在主链周围具有高密度侧链的支化聚合物。去年,我们成功合成了侧链引入大量光响应单元偶氮苯的聚合物刷。然后,他们用市售的拉伸聚四氟乙烯片材热压聚合物刷,发现刷子产生了大面积的垂直取向的薄膜。另外,可知所得到的膜显示出显着的光响应性。当通过热压获得的薄膜受到紫外线照射时,薄膜迅速弯曲,当随后用可见光照射时,它又恢复到原来的状态。基于这个有趣的发现,我们改变了原来的计划,在2010财年,我们对所获得的聚合物刷膜的光响应机制进行了详细的研究。为了估计聚合物刷在薄膜内的取向程度,对薄膜的二维小角度 X 射线散射进行了详细测量和分析。结果,他们发现10微米厚的薄膜中约50%的聚合物刷和5微米厚的薄膜中约90%的聚合物刷是垂直排列的。通过核磁共振波谱(NMR)估计,紫外照射后弯曲薄膜中偶氮苯单元的光致异构化率仅为1.5%。随后的详细研究表明,在热压过程中,薄膜的正面和背面都会产生残余应力,偶氮苯的轻微光异构反应破坏了两者之间的应力平衡,导致薄膜出现明显的弯曲。一个前所未有的新现象被揭露,这部电影是通过机制运作的。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
シリンダー状ポリマーブラシのマクロスケール配向制御と機能発現
圆柱形聚合物刷的宏观定向控制与功能表达
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    細野暢彦
  • 通讯作者:
    細野暢彦
ポリマーブラシの大面積三次元的分子配向がもたらす機能発現
聚合物刷大面积三维分子取向带来的功能表达
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    細野暢彦
  • 通讯作者:
    細野暢彦
光で曲がる不思議なフィルム-界面情報を読み出すポリマーブラシの新機能-
随光弯曲的神秘薄膜 - 读取界面信息的聚合物刷新功能 -
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    細野暢彦
  • 通讯作者:
    細野暢彦
Large-Area Three-Dimensional Molecular Ordering of a Polymer Brush by One-Step Processing
通过一步处理实现聚合物刷的大面积三维分子有序化
  • DOI:
    10.1126/science.1195302
  • 发表时间:
    2010-11-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
    Nobuhiko Hosono;Takashi Kajitani;T. Fukushima;Kazuki Ito;S. Sasaki;M. Takata;T. Aida
  • 通讯作者:
    T. Aida
Large-scale ordering of a graft polymer toward photomechanical function
接枝聚合物的大规模有序化以实现光机械功能
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    細野暢彦
  • 通讯作者:
    細野暢彦
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